Eenvoudige frequentiemetercircuits - analoge ontwerpen

De volgende eenvoudige analoge frequentiemetercircuits kunnen worden gebruikt voor het meten van frequenties die sinusgolf of blokgolf kunnen zijn. De te meten ingangsfrequentie moet minimaal 25 mV RMS zijn, voor optimale detectie en meting.

Het ontwerp maakt een relatief breed frequentiebereik mogelijk, van 10 Hz tot maximaal 100 kHz, afhankelijk van de instelling van de keuzeschakelaar S1. Elk van de 20.000 vooraf ingestelde instellingen die zijn gekoppeld aan S1a kunnen individueel worden aangepast om, indien gewenst, andere bereiken van volledige frequentie-afbuiging op de meter te krijgen.

Het totale verbruik van dit frequentiemetercircuit is slechts 10 mA.

De waarden van R1 en C1 bepalen de afbuiging op volledige schaal op de relevante gebruikte meters, en kunnen worden geselecteerd afhankelijk van de meter die in het circuit wordt gebruikt. De waarden kunnen dienovereenkomstig worden vastgesteld met behulp van de volgende tabel:

Hoe het circuit werkt

Verwijzend naar het schakelschema van de eenvoudige frequentiemeter, werken 3 BJT's aan de ingangszijde als een spanningsversterker voor het versterken van de laagspanningsfrequentie tot 5 V rechthoekige golven, om de ingang van de IC SN74121 te voeden

De IC SN74121 is een monostabiele multivibrator met Schmitt-trigger-ingangen, waarmee de ingangsfrequentie kan worden verwerkt tot correct gedimensioneerde eenmalige pulsen, waarvan de gemiddelde waarde direct afhangt van de frequentie van het ingangssignaal.

De diodes en het R1, C1-netwerk aan de uitgangspen van de IC werken als een integrator voor het omzetten van de trillende uitgang van de monostabiele naar een redelijk stabiele DC waarvan de waarde recht evenredig is met de frequentie van het ingangssignaal.

Dus als de ingangsfrequentie stijgt, stijgt de waarde van de uitgangsspanning ook proportioneel, wat wordt geïnterpreteerd door een overeenkomstige afbuiging op de meter, en geeft een directe aflezing van de frequentie.

De RC-componenten die zijn gekoppeld aan de S1-keuzeschakelaar bepalen de monostabiele one-shot AAN / UIT-timing, en dit bepaalt op zijn beurt het bereik waarvoor de timing het meest geschikt wordt, om een ​​passend bereik op de meter en minimale trillingen op de meter te garanderen. meter naald.

Schakelbereik

• a = 10 Hz is 100 Hz
• b = 100 Hz tot 1 kHz
• c = 1 khz tot 10 kHz
• d = 10 kHz tot 100 kHz

Multi-range nauwkeurige frequentiemetercircuit

Een verbeterde versie van het eerste schakelschema van de frequentiemeter wordt weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De TR1-ingangstransistor is een knooppunt-poort FET gevolgd door een spanningsbegrenzer. Het concept maakt het instrument mogelijk met een grote ingangsimpedantie (van één megohm bereik) en veiligheid tegen overbelasting.

Switchbank S1 b houdt eenvoudig de positieve ME1-meteraansluiting 'geaard' voor de 6 bereikconfiguraties die zijn aangegeven op S1 a en levert dus het ontladingspad voor de corresponderende bereikcondensor zoals uiteengezet in de opmerkingen bij Fig. 1. Dat gezegd hebbende, op de zevende plaats plaats, de meter en een vooraf ingestelde weerstand, VR1, worden om de D7-referentiediode van Zener geschakeld.

Deze voorinstelling wordt tijdens het instellen aangepast om een ​​afbuiging van een meter op volledige schaal te bieden, die vervolgens nauwkeurig wordt gekalibreerd voor dat specifieke referentieniveau. Dit is belangrijk omdat zenerdiodes op zichzelf een tolerantie van 5% bieden. Als dit is opgelost, wordt deze kalibratie uiteindelijk beheerd vanaf een dashboard potentiometer VR2 die de controle biedt voor alle frequentiebereiken.

De hoogste amplitude van de ingangsfrequentie geplaatst op de f.e.t. poort is beperkt tot ongeveer ± 2,7V door de Zener-diodes D1 en D2, samen met weerstand R1.

In het geval dat het ingangssignaal hoger is dan deze waarde in beide polariteit, zal de respectieve zener de overtollige spanning aarden en deze stabiliseren op 2,7 V. Condensator C1 maakt bepaalde hoogfrequente compensatie mogelijk.

De FET is geconfigureerd als een bronvolger en de bronbelasting R4 werkt als een in-fase-modus van de ingangsfrequentie. Transistor TR2 functioneert als een ongecompliceerde kwadratische versterker waarvan de output ervoor zorgt dat de transistor TR3 wordt ingeschakeld en uitgeschakeld volgens de eerder gegeven uitleg.

De laadcondensatoren voor elke 6 frequentiebereiken worden bepaald met de schakelaarbank S1a. Deze condensatoren moeten extreem stabiel en van hoge kwaliteit zijn, zoals een tantaal.

Hoewel aangegeven als solitaire condensatoren in het diagram, kunnen deze worden samengesteld uit een aantal parallelle onderdelen. Condensator C5 is bijvoorbeeld gebouwd met een 39n en een 8n2, een totale capaciteit van 47n2, terwijl C10 bestaat uit een 100p en een 5-65p trimmer.

PCB-indeling

Het PCB-trackontwerp en de component-overlay voor het hierboven getoonde frequentiemeterschakeling wordt getoond in de volgende afbeeldingen

Eenvoudige frequentiemeter met IC 555

Het volgende analoge frequentiemeetapparaat is waarschijnlijk het eenvoudigste maar heeft een redelijk nauwkeurige frequentiemeting op de aangesloten meter.

De meter kan het gespecificeerde type bewegende spoel zijn of een digitale meter die is ingesteld op een 5 V DC-bereik

De IC 555 is standaard bedraad monostabiel circuit , waarvan de uitgang ON-tijd is vastgelegd via de R3, C2-componenten.

Voor elke positieve halve cyclus van de ingangsfrequentie wordt de monostabiel ingeschakeld gedurende de specifieke tijdsduur zoals bepaald door de R3 / C2-elementen.

De onderdelen R7, R8, C4, C5 aan de uitgang van het IC werken als een stabilisator of integrator om ervoor te zorgen dat de AAN / UIT monostabiele pulsen redelijk stabiele DC zijn zodat de meter het zonder trillingen kan lezen.

Hierdoor kan de uitgang ook een gemiddelde continue gelijkstroom produceren die recht evenredig is met de frequentie van de ingangspulsen die aan de basis van T1 worden toegevoerd.

De voorinstelling R3 moet echter correct worden afgesteld voor verschillende frequentiebereiken, zodat de meternaald redelijk stabiel is en een toename of afname van de ingangsfrequentie een evenredige mate van afbuiging over dat specifieke bereik veroorzaakt.